南京市生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放清單及其特征

劉春蕾　楊峰

摘 要：該研究根據(jù)搜集的南京市生物質(zhì)燃燒源活動水平數(shù)據(jù)，采用排放因子法，建立了南京市2015年生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放清單。結(jié)果表明：（1）2015年南京市生物質(zhì)燃燒源主要大氣污染物SO2、NOX 、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量分別為553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t和446t；（2）生物質(zhì)燃燒大氣污染物排放地區(qū)分布不均衡，排放量較大的是六合、溧水、江寧、高淳區(qū)；（3）各類生物質(zhì)燃燒對不同污染物排放量的貢獻(xiàn)差異顯著。生物質(zhì)鍋爐是SO2和NOX排放的主要來源，戶用爐灶是PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3的主要貢獻(xiàn)源。

關(guān)鍵詞：南京市；生物質(zhì)燃燒源；清單；特征

中圖分類號 X511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）16-0095-03

Emission Inventories of Atmospheric Pollutants Discharged from Biomass Burning in Nanjing City

Liu Chunlei et al.

（Nanjing Academy of Environmental Science，Nanjing 210013，China）

Abstract：Based on the activity data collected from biomass burning source in Nanjing，emission inventory was developed and its characteristics were analyzed.Results showed that the total emissions of SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、 CO、VOCS、NH3 were estimated to be 553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t and 446t.Uneven allocation of air pollutants discharged from each district was observed，with larger emissions from Luhe，Lishui，Jiangning，Gaochun.The contribution to the amount of pollutants discharged from each kind of biomass burning differed greatly，in which biomass boiler was the main source of SO2 and NOX emissions，while household stoves was the main source of PM10，PM2.5，BC，OC，CO，VOCS，NH3 emissions.

Key words：Nanjing City；Biomass burning；Inventory；Characteristic

生物質(zhì)是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，全球14%左右的能源需求來自于生物質(zhì)能源，發(fā)展中國家的比例更是高達(dá)35%[1]。近年來，隨著我國農(nóng)村生活能源結(jié)構(gòu)的變化與集約化生產(chǎn)的發(fā)展，秸稈逐步失去了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)原料的作用，南京市由于收割時節(jié)秸稈焚燒引起的嚴(yán)重的空氣污染過程時有發(fā)生，秸稈焚燒不但造成了嚴(yán)重的資源浪費，排放的大氣污染物對大氣環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響[2-4]。另外，南京市為了削減煤炭消耗總量，開展了“煤改生物質(zhì)鍋爐”工程，將散而亂的小燃煤鍋爐改造成了生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)成型燃料使用量明顯增加。生物質(zhì)燃燒源作為大氣污染源重要的排放源之一[5-6]，建立較為準(zhǔn)確詳實的排放清單，了解并評估生物質(zhì)燃燒源各項大氣污染物的排放量，對于城市大氣污染控制具有重要意義。

本研究主要依據(jù)2014年8月國家環(huán)保部頒發(fā)的《城市大氣污染物排放清單編制指南》，收集了南京市生物質(zhì)燃燒源活動水平數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)，選取合理的估算方法和排放因子，編制了南京市2015年生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放清單，并分析了排放特征，為制定南京市相關(guān)大氣污染控制對策提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與對象 以2015年為基準(zhǔn)年，估算了南京市生物質(zhì)燃燒排放的大氣污染物SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3量。

1.2 估算方法與數(shù)據(jù)來源 生物質(zhì)燃燒源分為生物質(zhì)鍋爐、戶用生物質(zhì)爐具和開放燃燒3種，由于南京市位于長江下游中部發(fā)達(dá)地區(qū)，以平原為主要地形，地表草原面積比例非常小，森林面積占比不大，生物質(zhì)開放燃燒僅核算秸稈露天焚燒情況。排放量計算公式如下：

E=A×EF （1）

式中，A為排放源活動水平，即生物質(zhì)鍋爐、爐灶或露天焚燒的生物質(zhì)燃料消耗量，EF為排放系數(shù)。生物質(zhì)燃燒活動水平A計算公式為：

A=P×N×R×η （2）

式中，A為生物質(zhì)燃燒量，P為主要農(nóng)作物產(chǎn)量，N為農(nóng)作物谷草比；R為燃燒比例；η為燃燒率。生物質(zhì)燃燒活動水平直接由主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生量、燃燒比例、燃燒率來估算，根據(jù)市農(nóng)委2012年的統(tǒng)計結(jié)果，秸稈焚燒比例取10%，農(nóng)作物秸稈燃燒率取0.9。生物質(zhì)鍋爐生物質(zhì)使用量數(shù)據(jù)來自于南京市經(jīng)信委生物質(zhì)鍋爐調(diào)查數(shù)據(jù)及南京市環(huán)保局生物質(zhì)鍋爐補充調(diào)查數(shù)據(jù)，農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)來自江蘇省農(nóng)委。

戶用生物質(zhì)燃料包括戶用秸稈、薪柴2個部分。南京市戶用生物質(zhì)燃燒量依據(jù)2012年秸稈生活燃料利用率8.98%[7]估算，薪柴燃燒量依據(jù)文獻(xiàn)[8]估算，該研究選取了南京市高淳區(qū)作為江蘇農(nóng)村地區(qū)家庭能源消費水平與構(gòu)成的研究區(qū)域，數(shù)據(jù)與本研究具有較高的適用性與統(tǒng)一性。endprint

1.3 排放系數(shù) 排放因子的獲取方式為文獻(xiàn)調(diào)研法，由于缺乏可靠的本地實測資料，選擇了環(huán)保部《指南》中排放系數(shù)，見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 2015年南京市生物質(zhì)燃燒大氣污染物排放清單 根據(jù)上述研究方法和數(shù)據(jù)，估算得到南京市2015年生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放清單，見表2。由表2可知，2015年南京市生物質(zhì)燃燒源主要大氣污染物SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量分別為553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t和446t。

2.2 源貢獻(xiàn)分析 圖1為不同生物質(zhì)燃燒類型對污染物排放總量的貢獻(xiàn)率，南京市生物質(zhì)燃燒源的SO2主要來自生物質(zhì)鍋爐和戶用爐灶，合計貢獻(xiàn)了85%，NOX主要來自于生物質(zhì)鍋爐，其排放占總排放的63%，VOCs主要來自用于生物質(zhì)鍋爐與生物質(zhì)開放燃燒，合計貢獻(xiàn)了88%。顆粒物主要來自于戶用爐灶的排放，貢獻(xiàn)了58%以上。生物質(zhì)鍋爐對SO2和NOX貢獻(xiàn)最大，其貢獻(xiàn)率分別為43%和63%，對PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3貢獻(xiàn)都最小，在8%～18%之間，戶用爐灶對PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3貢獻(xiàn)都最大，貢獻(xiàn)率分別為58%、58%、67%、60%、73%、54%和66%?？梢?，不同生物質(zhì)的消耗量不同，且不同生物質(zhì)燃燒對同一污染物的排放因子存在較大的差異，因此其對污染物排放總量的貢獻(xiàn)率也不同。

<2.3 空間分布特征 圖2為2015年南京市各區(qū)生物質(zhì)燃燒各污染物排放量?？傮w來看，南京市生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放主要分布在涉農(nóng)區(qū)，排放量從大到小依次排列為六合區(qū)、溧水區(qū)、江寧區(qū)、高淳區(qū)、浦口區(qū)、棲霞區(qū)、雨花區(qū)。玄武、秦淮、建鄴區(qū)及鼓樓區(qū)4個主城區(qū)由于無農(nóng)業(yè)活動，工業(yè)活動較少，未調(diào)查到生物質(zhì)鍋爐企業(yè)。棲霞區(qū)及雨花區(qū)第一產(chǎn)業(yè)占比分別為0.7%及0.2%，含部分涉農(nóng)區(qū)，生物質(zhì)鍋爐燃燒量分別占全市的2%和1%，所以，兩個區(qū)的大氣污染物排放量排最后2位。高淳區(qū)的NOX排放量最高，這是由于高淳區(qū)的生物質(zhì)鍋爐燃燒生物質(zhì)成型燃料量占比全市第一，高達(dá)37%。除NOX以外，SO2、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量最高的均為六合區(qū)，其次為溧水區(qū)和江寧區(qū)，這是由于六合區(qū)的農(nóng)村人口占全市農(nóng)村人口的25%、農(nóng)作物播種面積占全市31%，都位列全市第一，六合、溧水、江寧、高淳農(nóng)業(yè)占比位列全市前4，農(nóng)村人口相對較多，對農(nóng)作物秸稈、薪柴的消耗量較大，4個區(qū)各污染物的排放量也相對較高。可見，影響生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放的根本原因是各區(qū)地理位置及社會經(jīng)濟發(fā)展不平衡，城鎮(zhèn)化水平參差不齊。

3 不確定性分析

清單的不確定性主要與活動水平、排放因子、參數(shù)選擇、核算方法有關(guān)。此次估算采用全國統(tǒng)一的核算方法及代表全國平均水平的排放因子，排除上述影響，本研究清單結(jié)果的不確定性主要來自活動水平獲取是否真實及參數(shù)選擇的準(zhǔn)確性。生物質(zhì)鍋爐的生物質(zhì)成型燃燒使用量獲取自經(jīng)信、環(huán)保部門逐個企業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，具有較高可信度。戶用爐灶的薪柴及秸稈使用量為相關(guān)學(xué)者在2010年對南京市高淳區(qū)的調(diào)查結(jié)果，地區(qū)具有一致性，但是沒有考慮到5年來南京市經(jīng)濟發(fā)展對農(nóng)村傳統(tǒng)生物質(zhì)能的削減，戶用爐灶大氣污染物排放量存在高估的可能。自2012年南京市全面禁燒立項以來，2012—2017年5年里，南京市未發(fā)生因本地焚燒秸稈造成的污染天氣，未發(fā)現(xiàn)大面積秸稈焚燒現(xiàn)象，衛(wèi)星火點和巡查火點通報數(shù)量從最初的兩位數(shù)降到零，農(nóng)民的禁燒意識顯著增強，南京市2015年秸稈露天燃燒量按照市農(nóng)委2012年的秸稈利用情況以未利用秸稈比例10%作為秸稈焚燒比例，秸稈露天燃燒大氣污染物排放量存在高估的可能。

4 結(jié)論與討論

（1）采用自下而上的計算方法建立了2015年南京市生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放清單。主要大氣污染物SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量分別為553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t 和446t。

（2）各類生物質(zhì)燃燒對不同大氣污染物的排放量的貢獻(xiàn)差異很大。生物質(zhì)鍋爐對SO2和NOX貢獻(xiàn)最大，其貢獻(xiàn)率分別為43%和63%，對PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3貢獻(xiàn)都最小，在8%～18%，戶用爐灶對PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3貢獻(xiàn)都最大，貢獻(xiàn)率分別為58%、58%、67%、60%、73%、54%和66%。

（3）生物質(zhì)燃燒大氣污染物排放地區(qū)分布不均衡，排放量較大的是六合、溧水、江寧、高淳區(qū)。其主要原因是各區(qū)地理位置及社會經(jīng)濟發(fā)展不平衡，城鎮(zhèn)化水平參差不齊。

（4）生物質(zhì)能作為中間過渡能源，未來終將會被天然氣等清潔能源取代，但目前生物質(zhì)鍋爐大氣污染物排放仍需關(guān)注，建議做好煤改生物質(zhì)鍋爐的廢氣治理工作。隨著南京市社會經(jīng)濟發(fā)展日新月異、城鎮(zhèn)化水平不斷提高以及第一產(chǎn)業(yè)的不斷減少，傳統(tǒng)生物質(zhì)能正向現(xiàn)代商業(yè)能源轉(zhuǎn)型，南京市戶用爐具生物質(zhì)消耗量必將逐步減少，而得益于南京市露天禁燒秸稈政策的強力有效實施及秸稈綜合利用率的穩(wěn)步提高，未來南京市露天秸稈焚燒大氣污染物排放將微乎其微。

參考文獻(xiàn)

[1]田賀忠，趙丹，王艷.中國生物質(zhì)燃燒大氣污染物排放清單[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2001，31（2）：349-357.

[2]陸曉波，喻義勇，傅寅，等.秸稈焚燒對空氣質(zhì)量影響特征及判別方法的研究[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2014，26（4）：17-21.

[3]蘇繼峰，朱彬，周韜，等.秸稈焚燒導(dǎo)致南京及周邊地區(qū)2次空氣污染事件的成因比較[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2012，28（1）：37-41.

[4]朱彬，蘇繼鋒，韓志偉，等.秸稈焚燒導(dǎo)致南京及周邊地區(qū)一次嚴(yán)重空氣污染過程的分析[J].中國環(huán)境科學(xué)，2010，30（5）：585-592.

[5]田賀忠，趙丹，王艷.中國生物質(zhì)燃燒大氣污染物排放清單[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，31（2）：349-357.

[6]劉湛，李貝睿，尤翔宇，等.長株潭區(qū)域生物質(zhì)開放燃燒的大氣污染物排放清單及不確定性分析[J].環(huán)境污染與防治，2016，38（1）：23-29.

[5]田賀忠，趙丹，王艷.中國生物質(zhì)燃燒大氣污染物排放清單[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，31（2）：349-357.

[6]劉湛，李貝睿，尤翔宇，等.長株潭區(qū)域生物質(zhì)開放燃燒的大氣污染物排放清單及不確定性分析[J].環(huán)境污染與防治，2016，38（1）：23-29.

[7]丁銘，管蓓.南京秸稈綜合利用與禁燒工作探討[J].污染防治技術(shù)，2015，28（5）：27-31.

[8]是麗娜.發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村家庭能源使用和選擇研究——以江蘇省南京市為例[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008. （責(zé)編：張宏民）endprint